автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.18, диссертация на тему:Совершенствование процесса перематывания фильмовых материалов с целью снижения их износа

„ Л -

; . г6судар£твешшй комитет российской федерации по

- 4пгг7 кинематографии

2 Ц ФЕВ

санкт-петербургский институт кино и телевидения .

На правах рукописи УДК 778.553.5

Кузнецов Сергей Александрович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПЕРЕМАТЫВАНИЯ ФИЛЬМОВЫХ МАТЕРИАЛОВ С ЦЕЛЬЮ СНИЖЕНИЯ ИХ ИЗНОСА

Специальность 05.11.18.

"Приборы и методы фото- и кинематографии"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Пегер бург 1997

Работа выполнена на кафедре киновидеоаппаратуры Санкт-Петербургсхоп института кино и телевидения.

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент Г.В. Левитин

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

В.Л. Бронников кандидат технических наук, доцент В.И. Решеткин

Ведущее предприятие: Кинокопировальная фабрика г. Санкт-Петербурга

на заседании специализированного Совета К.035.01.01. в Санкт-Петербургско! институте кино и телевидения по адресу: 191126, С.-Петербург, ул. Правды, 13.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью учрежденш просим высылать в адрес института.

Защита диссертации состоится

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного Совета

кандидат технических наук, доцент

К.Ф. Гласман

© СПИКиТ, 1997.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Одной из основных задач развития техники кинематографа является по-[шение качества кинопоказа. С приходом рыночных отношений в кино, когда шическое качество и количество показов каждой фильмокопии напрямую со-носятся с посещаемостью и прибылью кинопрокатных организаций, а матери-ьная ценность фильмокопий, вследствие сокращения их тиражей, растет, во-осы улучшения качества демонстрации и сохранности фильмовых материалов шовятся особенно актуальными.

Как известно, различают два вида механического износа кинолент: износ рфорационных дорожек и износ поверхности. По различным оценкам из-за фектов поверхности списывается до 50 % фильмокопий, тогда как состояние рфораций еще допускает их дальнейшую эксплуатацию.

Исследования, проведенные в Санкт-Петербургском институте кино и те-видения, НИКФИ, ОКБК и других киноорганизациях, показали, что причи-й повреждения поверхности киноленты является процесс взаимного скольже-я витков в рулонах при их разматывании, наматывании и перематывании, повременно практика свидетельствует, что наибольший износ поверхности (льмовых материалов происходит в результате их многочисленных перемоток различного рода фильмопроверочной и перематывающей аппаратуре. К тому современное техническое оснащение киносети и кинопроката оценивается ециалистами как неудовлетворительное: около половины оборудования здесь >рально и физически устарело.

В этой связи необходимость дальнейшего совершенствования условий и паратуры по перематыванию кинолент представляется весьма актуальной и кономерной.

Цель работы заключается в научном обосновании условий и разработке тройств, позволяющих исключить или уменьшить межвитковое скольжение в юцессе перематывания фильмовых материалов и, как следствие, снизить их »верхностный износ.

В соответствии с этим в диссертации решались следующие задачи:

1. Теоретически и экспериментально исследовать характер процесса формования витков киноленты при наматывании ее в рулон.

-42. На основании выполненных исследований определить оптимальные ре жимы перематывания фильмовых материалов.

3. Разработать рекомендации и технические решения, способствующи снижению межвиткового скольжения в рулонах киноленты.

Основные положения., выносимые на защиту

1. Определение формы поперечного сечения витков коробленной кинояен ты в процессе наматывания рулона.

2. Объяснение механизма образования охранки при формировании руло

нов.

3. Обоснование оптимальных режимов перематывания рулонов кинолент.

4. Пути снижения взаимного скольжения витков в рулонах кинолент пр1 их перематывании.

5. Способ контроля затягивания витков в перематываемых рулонах.

Научная новизна

Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена форма попе речного сечения витков коробленной ленты при наматывании ее в рулон.

Вскрыт механизм образования огранки у рулонов.

Найдена закономерность, определяющая минимально допустимую вели чину натяжения при наматывании киноленты в рулон, позволяющего устранит дефекты намотки, вызванные короблением носителя.

Определены законы изменения динамической составляющей натяжени для типичных схем перематывания кинолент.

Практическая значимость результатов

Обоснована целесообразность наматывания кинолент в рулоны эмульси онным слоем внутрь. На основании этого предложено внести изменения в нын действующие правила технической эксплуатации фильмокопий и унифицирс вать способ зарядки ленты в киноаппаратуре.

Рекомендованы режимы перематывания кинолент и пути оптимизаци конструкций перематывающих устройств, отвечающие требованиям сохраг ности фильмовых материале.

Разработано устройство (регулятор натяжения ленты), позволяющее сш-зить поверхностный износ фильмовых материалов при их перематывании н существующем фильмопроверочном оборудовании.

Разработан метод определения затягивания витков в перематываемых рунах.

Реализация результатов

Тема диссертационной работы была связана с выполнением хоздоговор-|й НИР Санкт-Петербургского института кино и телевидения № 366 1сследование работы узлов кинотехнологического оборудования с целью (еныпения повреждений фильмовых материалов".

Предложенные рекомендации и разработанный регулятор натяжения ис-шьзованы на Рязанской кинокопировалыюй фабрике с целыо совершенство-ния процессов перематывания фильмовых материалов на технологическом юрудовании типа РСФ-8 и 35 СПА.

Результаты диссертационной работы внедрены в учебном процессе Санкт-етербургского института кино и телевидения по курсу "Теория механизмов ^экспортирования носителей информации"; используются в курсовом и ди-юмном проектировании, при выполнении лабораторных работ.

Апробация работы

Итоги исследований докладывались на научных семинарах кафедры кино-щеоаппаратуры в 1993-1996 гг., на научно-технической конференции ЛИКИ и шоорганизаций г. Санкт-Петербурга в 1992 г.

Публикации

Результаты выполненных исследований и разработок изложены в 8 рабо-

ix.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из. введения, четырех глав, заключения, списка- ис-ользованной литературы и приложений. Работа содержит 186 страниц, 67 ил-юстраций, 10 таблиц, 5 приложений на 31 странице. Список литературы вклю-ает 145 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирован цель исследований, определены их основные направления, изложены положена выносимые на защиту.

В первой главе представлен обзор работ, посвященных исследованию р> лонного способа накопления кинолент.

В развитии этих работ можно выделить два основных направления. Пер вое посвящено исследованиям устройств для разматывания, наматывания и пе рематывания кинолент. Здесь в трудах A.M. Мелик-Степаняна, С.М. Проворно ва, Н.Д. Бернштейна, К.О. Фрилингхауза, Б.С. Фридмана и др. анализируютс характеристики различных наматывающих и разматывающих устройств, изла гаются пути оптимизации их конструкций и т. п.

Второе направление посвящено исследованию процессов, происходящих кинолентой в рулонах. Его начало было положено трудами Г.Н. Кацнельсош JI.A. Шитовой, СМ. Проворнова, Э.Ф. Саранчука и др., в которых, в основном содержались результаты экспериментальных исследований. Более активно дан ное направление начало развиваться с 80-х годов, когда вопросам поверхностно го износа кинолент стало уделяться особое внимание. В результате такого пол хода произошла переоценка требований, предъявляемых к характеристикам на матывающих и разматывающих устройств.

Основы теории формирования рулонов кинолент заложены в работа A.M. Мелик-Степаняна. Дальнейшее развитие и уточнение данной теории наш ло отражение в трудах И.А. Преображенского, Р.Г. Кулиева, И.Ф. Рудинскогс Э.Ф. Саранчука, Г.В. Левитина, Т. А. Трубниковой и др.

Благодаря ряду экспериментальных и теоретических исследований, прове денных этими авторами, установлено, что одной из причин затягивания витков рулонах является наличие между витками так называемой межвитковой прс слойки. Появление прослойки обязано, в первую очередь, остаточным деформа циям киноленты, главным из которых является коробление. Указано также, что целью снижения затягивания витков в рулонах межвитковую прослойку следус устранить еще в ходе наматывания рулонов.

-7В то же время сложность аналитического описания процессов формирова-я рулонов, ряд допущений, сделанных ранее в теоретическом анализе, не по-шяют достаточно строго описать нередко наблюдаемые на практике случаи ¡юсительного смещения витков в рулоне и другие дефекты намотки.

Исследования процесса разматывания рулонов проводились И.М. Айзма-м, А.З. Крупниковым, Р.Г. Кулиевым, Э.Ф. Саранчуком. Авторы сходятся во ении, что для разматывания рулонов киноленты без затягивания витков необ-щшо, чтобы величина натяжения сбегающей ветви не превосходила того на-кения, с которым рулон был намотан.

Процесс перематывания фильмовых материалов исследовался в меньшей ;пени и, в основном, на уровне конструктивных решений, либо в чисто теоре-ческом плане. A.M. Мелик-Степанян, Г.В. Левитин, Т.А. Трубникова и др. в эих работах отмечают специфику данной области исследований: наличие свя-между наматываемым и разматываемым рулонами посредством перематы-емой ветви, влияние скорости транспортирования ленты на динамику процес-

На основании анализа опубликованных работ сделаны следующие основ-ie выводы:

1. Процесс перематывания кинолент следует рассматривать как совокуп-сть процессов разматывания и наматывания, происходящих при взаимосогла-ванных условиях.

2. Существующая теория наматывания киноленты требует дальнейшего звития, сопровождающегося последовательным учетом различных факторов и лений, влияющих на процесс формирования рулонов.

3. Первоначально целесообразно исследовать характер процесса уклады-ния витков киноленты в рулон с учетом ее коробления.

В заключение обзора литературы дается постановка задач исследований, торые решаются в настоящей диссертационной работе.

Во второй главе проводится теоретическое исследование деформированно-состояния витка коробленной киноленты, наматываемой в рулон.

Коробленная кинолента рассматривается как сплошная однородная от-ытая цилиндрическая оболочка с соответствующими приведенными физико-¡ханическнми параметрами: статическим модулем упругости Б, коэффициен-

том Пуассона V, жесткостью на изгиб О. В этом случае, процесс продольног изгиба киноленты при образовании витка является во многом аналогичны] процессу изгиба желобчатой полосы, известному из задачи о потери ее устойчи вости. Свойства желобчатых полос внешне проявляются в том, что в распря,V ленном состоянии они представляют собой ленту с профилем поперечного сеч( ния в виде дуги радиусом г (рис. 1). По мере приложения продольного из™ бающего момента Мпр0д. образующие цилиндра искривляются, а поперечное а чение разгибается. Достигнув некоторого критического состояния, полоса тер? ет устойчивость, а поперечное сечение почти полностью распрямляется.

Коробленная кинолента, рассматриваемая как желобчатая полоса

Поскольку коробление киноленты происходит, как правило, в сторо) эмульсионного слоя, то формирование витков киноленты при ее наматываш эмульсией внутрь рулона и эмульсией наружу будет характеризоваться опред ленным различием.

Исходя из аналогии с желобчатыми полосами, в случае чистого продоль-ого изгиба коробленной киноленты прогибы ее поперечного сечения в главных ентральных осях х,у могут быть оценены следующими выражениями:

у = ± [С1 совСАх) сИ(Ах) + С2 бш(Ах) бЬСАх)] , (1)

где

2а2 сь(А|)5ь(А|)+с0{л5)5ц(А|) '

М собГА —)зьГ А —1 + ей/А —1 сьГ А —

чг р; V 2/ V 27 ч и V 2 >

л/А^Л^ ЛЛ/д"' ; <3>

десь, кроме уже названных параметров,

В - ширина киноленты;

5 - толщина киноленты;

р - радиус продольного изгиба (радиус витка), нак "+" относится к случаю наматывания киноленты эмульсией наружу, а знак -" - к случаю наматывания эмульсией внутрь.

Графическая интерпретация выражений (1)-(4) показала, что поперечное ечение витка коробленной киноленты уже не остается в форме круговой дуги, а ринимает вид весьма характерного мостика (рис. 2). Данный факт значительно сложняег последующий анализ.

Дальнейшая оценка прогибов поперечного сечения на опорной цилиндри-еской поверхности позволила установить форму и величину деформации пер-ого витка киноленты, а также применить полученные результаты к анализу труктуры межвитковой прослойки в рулоне.

Показано, что достаточно просто прогибы поперечного сечения могут ыть рассчитаны при наматывании кинолент эмульсией внутрь. Исходя из рас-

Профиль поперечного сечения кинолент при их чистом изгибе эмульсией наружу

у, ММ

эмульсией внутрь

у, ММ

Профили построены для следующих физико-механических параметров киноленты: В=35 мм; 8=0,15 мм; у=0,3; г=29,8 мм (коробление со стрелой прогиба 5 мм); р1=25 мм (начальный радиус 50 мм сердечника); р2=125 мм (примерный конечный радиу для рулона 300 м); рз=175 мм (примерный конечный радиус для рулона 600м)

¡тной схемы (рис. За), получены выражения для коэффициентов С' и С", кото-ле совместно с формулой (1) при замене в ней С] на С', а Сг на С" описывают-эрму поперечного сечения витка коробленной киноленты, намотанного на рдечник:

АЕ>Г-—— И сов!

С"=-

(а!Ма!М*!)4*!)Ма!Ма!

в

2А Б сЬ А- вЫ А- +со:

В

Га • Гл В'

(6)

(е

(2=—(соэ а — ц зт а) 2р

I

ОА

4 а5ЦА|) -5^А|)сь[А|)1+0^СО{А|]51(А|] +яп[А|)Й(А|

Ее1

V 2.

(7)

; (В)

(9)

12(1-V2)

- натяжение киноленты;

- коэффициент трения между кинолентой и опорной поверхностью.

Расчетами по полученным выражениям установлено, что по мере увеличе-ля натяжения поперечное сечение прогибается так, что его центральная часть эиходит в контакт с опорной поверхностью (штриховая кривая на рис. За). На шном основании сделан вывод о замедлении последующей деформации конту-1. Однако, вследствие появления новых связей, ограничивающих свободные гремещения контура, дальнейший теоретический анализ существенно услож-яется, а указанные выражения уже не будут характеризовать форму сечения, атяжение, соответствующее моменту контакта центральной части попереч-ого сечения с опорной поверхностью принято в качестве минимально допусти-

Сечение коробленной ленты, лежащей на опорной поверхности

N

N

а) эмульсией внутрь

■ б) эмульсией наружу

го при наматывании кинолент. Для указанной величины натяжения получено гдующее выражение:

Характер контактирования поперечного сечения витка с опорной поверх-стыо при наматывании кинолент эмульсией наружу (рис. 36) указывает на то, о здесь следует ожидать лишь незначительной деформации сечения относи-тьно того состояния, которое описывается формулами чистого изгиба (1)-(4).

На основании изложенных зависимостей сделана попытка расчетным пу-ч спрогнозировать характер распределения в рулоне межвитковой прослойки, [званной короблением киноленты. По результатам этих расчетов структура лонов в утрированном виде изображена на рис. 4. Схема рис. 4а относится к учаю наматывания киноленты эмульсией внутрь при условии, что в выраже-ях (5) и (6) соотношение 1/г>у/р остается справедливо для всех витков; схема с. 46 - к случаю наматывания киноленты эмульсией внутрь при условии, что рвоначально выполняется соотношение 1/г<у/р, а затем, по мере роста радиуса мотки р, достигается неравенство 1/г>у/р; схема рис. 4в - к случаю намотки ноленты эмульсией наружу.

Анализ представленных расчетных схем показал, что вследствие большей формируемости контура поперечного сечения, обусловленной характером нтактирования витков, а также вследствие меньших прогибов сечения в ре-пътате продольного изгиба, величина межвитковой прослойки при прочих вных условиях будет меньше в случае наматывания кинолент эмульсией утрь. Поэтому при таком варианте следует ожидать и меньших величин меж-ткового скольжения.

Исходя из положений об устойчивости желобчатых полос и тонкостенных ержней открытого профиля, установлен механизм образования огранки при )рмировании рулонов. Огранка своим появлением обязана процессу периоди-ской потери устойчивости коробленной ленты, при которой приложенный из-

(10)

, Структура рулона при наличии коробления киноленты

//////////////// а)

///////////////./ б)

//////////////// в)

ибающий момент сосредотачивается в одних частях витка, в то время как дру-ие распрямляются. При наматывании кинолент эмульсией внутрь огранка со-фовождается также и закручиванием сечений. Для гарантированного устране-шя огранки укладывание текущего витка в рулон необходимо осуществлять с ■атяжением, определяемым неравенством (10).

В третьей главе проводятся экспериментальные исследования формы по-1еречного сечения киноленты, укладываемой на опорную цилиндрическую по->ерхность, процесса затягивания витков при различных вариантах формирова-шя рулонов и условий устранения огранки.

Для исследований были отобраны киноленты различных марок как отечественного, так и зарубежного производства, перфорированные и неперфориро-»анные. Параметры физико-механических свойств образцов, задействованные в расчетных формулах, предварительно определялись экспериментально.

С целью исследования формы поперечного сечения витка коробленной шноленты, укладываемой на опорную цилиндрическую поверхность, автором разработан специальный стенд. В ходе эксперимента один виток исследуемого образца киноленты наматывался на сердечник определенного диаметра под действием фиксированных усилий натяжения. Форма поперечного сечения устанавливалась на основе измерений зазоров Д между кинолентой и сердечником, проводимых в нескольких точках по ширине ленты. Для измерения зазоров контактным способом в установке использована микрометрическая передача, а для определения момента контакта штока микрометрического винта с кинолентой служит оптическая система, проецирующая изображение зоны контакта на экран.

Результаты одного из экспериментов, проведенных с неперфорированной кинолентой ЦП-8, представлены на рисунке 5. Здесь же штриховыми линиями нанесены расчетные профили поперечного сечения. По результатам экспериментов, проведенных также и для других образцов кинолент, сделаны следующие выводы.

1. Теоретические зависимости, предложенные ранее, достаточно хорошо описывают форму поперечного сечения витков киноленты.

2. Наличие перфораций у кинолент приводит к тому, что прогибы поперечного сечения оказываются несколько ниже расчетных (при этом форма характерного мостика у сечения сохраняется). Таким образом, теоретические фор-

Форма поперечного сечения образца »«перфорированной киноленты ЦП-8, находящегося на опорной поверхности радиусом Б=170 мм, имеющего следующие физико-механические параметры: В=35 мм; 8=0,163 мм; Е=2440 Н/мм2; у=0,33; ц=0,24; г=16,1 мм

«■г

"3 г

У

Т« 2 Н

эмульс ией в нутрь

-----------------

ч

\ '

Л,,мм.1(Г 70»

ео\

65 А 40 30 20 10

Т-2 Н эмульсией наружу

\

/

=7

/

3,5 ' 7 10,5 1« 17,5 21 24,5 и 31,5 ЗЭ О

70 €0 га

40

зо го 10

Т е 5 н

эмульсией внутрь

й., ИМ *10

то}

х-

3,5 7 10,5 14 17,5 21 24.5 5» 31,5 35

7 10,5 14 17,5 И 21,5 25 31,5 35 Т=5 И

эмульсией наружу /а

7

70 60' 50 40 30 20 10

■ Т= 10 Н эмульсией внутрь

¿1

X-

3,5

---0-•-•-<-•-----«-«-*-------»7 10,5 14 17,5 21 24,5 25 31.5 35 0

70

40

30 Ч 20 Ю

о -

3,5 7 10,5 14 17,5 21 24,5 25 31,5 35

Т= 10 Н эмульсией наружу

»

\

У

•-«-■-«-е-•--1-1

7 10,5 "14 17,5 21 24,5 25 31,5 35

70 50 50 40 30 20 10

Т » 20 Н эмульсией внутрь

\ ии

А ,мм -10

70

50 V. 40 \ 30 20 10

,2

т»20 н эмульснейнаружу

V

/

7 10,5 14 17.5 21 24,5 25 31,5 35 о 3,5 7 10.5 14 17,5 21 24,5 25 31,5 35

о

Рис. 5

№1 учитывают худшие условия, поскольку предполагают большие величины ;жвитковой прослойки.

3. Анализ прогибов сечения вследствие увеличения натяжения ленты под-ердил теоретическое положение о значительно большей деформируемости 1нтура в случае укладывания витка эмульсией внутрь.

Показано также, что для достаточно полного устранения встречающегося I практике коробления киноленты, в частности формата 35-мм, наматываемой рулоны емкостью до 600 м, необходимо натяжение порядка 5-10 Н. Дальней-ий рост натяжения наматываемой ветви не приводит к более существенной де->рмации поперечного сечения.

Поскольку возможность затягивания витков в наматываемом рулоне гределяется как величиной и формой поперечного сечения первого витка, так и [алогичными параметрами межвитковой прослойки внутри рулона, а точное спериментальное измерение последней методом, предложенным для первого ¡тка, не представляется возможным, то последующие экспериментальные ис-едования были направлены непосредственно на определение межвиткового ольжения в рулоне, формируемом при различных вариантах его намотки.

Исследования проведены на специальном стенде, разработанном автором, основу метода фиксации затягивания витков положен известный способ нане-ния радиальных меловых линий на торец рулона, по искривлении которых су-т о наличии и характере межвиткового скольжения. Данный способ был, едко, несколько модернизирован - нанесение линий происходило упорядоченно к по периодичности, так и по их расположению на торце рулона. За счет этого 'стигнута возможность проведения сравнительной оценки величины межвит-вого скольжения у различных рулонов без каких-либо вычислений, а только I визуальным картинам, получаемым методом фотографирования.

Исследование затягивания витков проводилось для ряда рулонов кинолент зличных марок с различными физико-механическими свойствами. Наматыва-|е осуществлялось с постоянным натяжением, величина которого менялась от 2 | 10 Н. Результаты некоторых экспериментов представлены на рис. 6 для руло-1 киноленты емкостью 300 м и средней величиной коробления 2,5-3 мм.

В результате экспериментов подтвержден вывод теоретического исследо-ния о том, что наматывание киноленты эмульсионным слоем внутрь при про-[X равных условиях сопровождается меньшей величиной затягивания витков,

чем при ее наматывании эмульсией наружу. Установлено также, что по мере увеличения натяжения, с которым происходит формирование рулонов, разница эта уменьшается, а сама величина затягивания витков снижается. Так, в частности, в зависимости от величины коробления 35-мм киноленты и ее физико-механических свойств при наматывании рулонов емкостью до 600 м межвитко-вое скольжение может быть полностью устранено при рекомендованных выше натяжениях наматываемой ветви.

Исследование огранки рулона производилось последовательным фотографированием фаз ее образования. Экспериментально подтверждено, что наматывание текущих витков на опорную цилиндрическую поверхность с натяжением, определяемым неравенством (10), гарантирует отсутствие огранки рулона.

Четвертая глава посвящена исследованию процесса перематывания и перематывающих устройств.

На основании исследований, выполненных к настоящему времени, а также результатов исследований, представленных в предыдущих главах диссертации, определен вид динамических характеристик перематывания, оптимальных с точки зрения устранения межвиткового скольжения в рулонах и удобства эксплуатации. Таковыми являются постоянные, но различные натяжения сбегающей с разматываемого рулона и набегающей на наматываемый рулон ветви -Тр и Тн, причем такие, что ТН>ТР. Для 35-мм кинолент в рулонах емкостью до 600 м, составляющих подавляющее большинство всех фильмовых материалов, данные натяжения должны составлять Тр=2-2,5 Н и Тн=5-10 Н.

Отмечено, что в типовой схеме перематывающего устройства, где разматываемый и наматываемый рулоны связаны между собой по натяжению (ТР=ТН), выполнить данные динамические характеристики не представляется возможным. Вследствие этого затягивание витков может происходить как в одном, так и в другом рулоне. Поэтому для его устранения в литературе предлагалось использовать специальное устройство, позволяющее разделить ветви по натяжению.

В диссертационной работе рассмотрены два пути реализации такого промежуточного устройства. В первом случае (рис. 7а) оно выполняется в виде тормозной пассивной конструкции, ведомой кинолентой. Лента приводится в движение от наматываемого рулона, вращаемого в простейшем случае с постоянной

Карпшм Jin-я» iiiuiimii шпкои и рулоне

T-IO II; эмульсией niiyipi, Т=10 И; эмульсией наружу

угловой скоростью. В зависимости от наличия в перематывателе автоматической системы стабилизации натяжения перематываемой ветви устройство может выполняться либо с постоянным моментом сил трения (при наличии системы стабилизации), либо с переменным моментом, зависящим от натяжения одной из ветвей. В последнем случае, однако, создается возможность направленного регулирования динамической характеристики только одной ветви.

Во втором случае (рис. 76) транспортирование ленты осуществляется фрикционным способом, например с помощью ведущего вала и прижимного ролика, выполняющих одновременно функции делителя натяжения активного типа. Требуемое натяжение наматываемой и разматываемой ветвей обеспечивается управлением электродвигателями глубокого скольжения, установленными в узлах наматывания и разматывания.

Вследствие того, что перематывание происходит, как правило, с повышенными скоростями движения носителя, пренебрегать динамическими эффектами здесь недопустимо. В диссертации проведен теоретический анализ обеих рассматриваемых схем, в результате которого получены выражения для величины динамической составляющей натяжения, обусловленной изменением угловой скорости вращения рулонов:

- для варианта I (рис. 7а)

Тдин(^-н):

2я(С-1ф2 g

- для варианта II (рис. 76) у В тс

1р дин

(*п) =

дни

1Н0 +

2ё

уВя ~2ё

((С-К1)2

уВэУ2

27с(С-^,)2

_ Е-но)

бУ2 уВэУ2

(И)

(12) (13)

2яЫн 8 В этих формулах:

ТР дщ, Тн дин - динамические составляющие натяжения для разматываемого и наматываемого рулонов соответственно;

•1Ро, Тно - постоянные составляющие момента инерции в узле разматывания и наматывания соответственно (момент инерции сердечника или бобины, опорного диска, ротора электродвигателя и т.п.); у - удельный вес киноленты;

Схемы перематывания киноленты.

а) вариант I

б) вариант П

Рис.7

-22В - ширина киноленты;

g - ускорение свободного падения;

в - толщина киноленты;

V - линейная скорость движения ленты;

Шн - угловая скорость вращения наматываемого рулона;

11н - текущий радиус наматываемого рулона;

С = К-ро + к ~ ^но+^-рн!

Яро - конечный радиус разматываемого рулона (радиус сердечника или бобины в разматываемом рулоне);

Яно - начальный радиус наматываемого рулона (радиус сердечника или бобины в наматываемом рулоне);

Ярн - радиус разматываемого рулона в начале размотки (радиус полного разматываемого рулона);

Кик - радиус наматываемого рулона в конце намотки (радиус полного наматываемого рулона).

Численный анализ выражений (11)-(13) показал, что уже начиная со скоро стей вращения рулона выше юн=1 об/с в схеме I и скоростей движения ленты У= м/с в схеме II при перематывании стандартного 300 м рулона киноленты, вкла; динамической составляющей может достигать значительных величин. Это дока зывает необходимость применения в перематывающих устройствах систем авто матического регулирования натяжения.

Сравнительный анализ выражений (11) и (12)-(13) позволил установит следующее:

1. При построении перематывающих устройств по схеме I наматываемая разматываемая ветви хотя и разделены по натяжению, но не являются изолирс ванными друг от друга. Об этом свидетельствует одна и та же запись выражени (11) для динамической составляющей натяжения. В схеме II ход динамическо составляющей натяжения для обеих ветвей различен (см. выражения (12) и (13) что указывает на возможность независимого регулирования динамической х; рахтеристики для каждой из ветвей.

2. Вклад динамической составляющей натяжения при прочих равных усл< виях меньше в схеме II, поскольку указанная составляющая пропорциональн квадрату линейной, а не угловой скорости. Отмечено также, что механизм тра!

юртирования ленты, построенный по схеме II, обладает также более широкими г'нкциональнымн возможностями (например, реверс движения ленты).

Исходя из сказанного, вариант построения перематывающего устройства > схеме рис. 7а рекомендован для модернизации ныне действующего оборудо-ния, в котором перемотка осуществляется напрямую, без разделяющего уст->йства. Построение перематывателей по схеме рис. 76 может быть рекомендо-но для вновь разрабатываемой аппаратуры.

Экспериментальное исследование процесса перематывания фильмовых сериалов проведено на установке, разработанной на базе фильмопроверочно-стола РСФ-8. Испытания включали в себя снятие кинематических и динами-ских характеристик процесса перематывания, а также контроль затягивания тков в рулонах.

Установлено, что при фиксированном положении регулятора скорости ащения наматываемого рулона, вследствие относительной мягкости нагру-чной характеристики используемых приводных двигателей, процесс перема-[вания протекает с переменной скоростью, снижающейся к концу перемотки. В добных перематывающих устройствах стабилизация скорости движения лен-[ и натяжения перематываемой ветви только за счет действий оператора, без -именения специальных автоматических систем регулирования, не представ-ется возможным. Динамические характеристики процесса перематывания яв-ются резко возрастающими к концу перемотки и непригодны, прежде всего, с чки зрения затягивания витков в наматываемом рулоне.

С целью контроля затягивания витков в рулонах разработан оригиналь-1Й метод, признанный изобретением, суть которого заключается в том, что со-¡естно с нанесением на торец рулона радиальных меловых линий его поверх-сть освещается импульсным источником света с частотой равной или кратной стоте вращения самого исследуемого рулона. В результате стробоскопическо-эффекта становится возможным визуальное оперативное определение меж-ткового скольжения.

Экспериментами установлено, что при перемотже напрямую затягивание тков имеет место как в разматываемом, так и в наматываемом рулонах, прим в наматываемом рулоне величина скольжения больше.

В связи с этим разработано устройство, названное регулятором натяжения, зволяющее добиться относительной стабилизации или незначительного убы-

вания выходного натяжения (натяжения на наматываемом рулоне), в процесс! слежения за натяжением входной ветви ( на разматываемом рулоне).

Схема регулятора натяжения барабанного типа

Рис. 8

Регулятор натяжения (рис. 8) представляет собой конструкцию барабашп го типа, ведомую кинолентой, с переменным моментом силы трения. Барабан и жестко связанный с ним тормозной диск 2 приводятся во вращение киноле] той 3 и установлены на одном из концов рычага 4, который, в свою очеред может покачиваться вокруг оси О. Тормозной момент, возникающий между к лодкой 5 и диском 2, зависит от усилия взвода пружины 6 и величины натяжеш входной ветви киноленты. Направления входной и выходной ветвей подобран за счет расположения роликов 7 так, чтобы обеспечить необходимый угол о хвата барабана лентой и требуемый характер регулирования натяжения, целью уменьшения габаритов устройства и увеличения площади контакта трущейся паре диск и колодка выполнены клиновидными.

Эффективность предложенного регулятора натяжения доказана экспери-ентально. Его установка на фильмопроверочном оборудовании типа РСФ-8 эзволила существенно снизить либо полностью исключить затягивание витков перематываемых рулонах. Аналогичный результат был получен при испыта-1ях опытного образца регулятора натяжения на оборудовании типа 35 СПА на шнекой кинокопировальной фабрике. Разработанный регулятор натяжения :нты признан изобретением.

ВЫВОДЫ:

1. В результате теоретического и экспериментального исследования де-эрмированного состояния витка коробленной киноленты показано, что форма шеречного сечения киноленты принимает очертания характерного мостика с зогибом в центре сечения. Это определяет схему контактирования витков в руте и обуславливает определенную разницу в структуре рулонов, наматы-1емых эмульсией наружу и эмульсией внутрь.

2. Доказано, что величина межвитковой прослойки, обязанная короблено ленты, из-за большей деформируемости контура поперечного сечения, при >очих равных условиях будет меньше в случае наматывания кинолент эмульси-I внутрь. Следствием этого являются меньшие величины взаимного сколъже;ния пков в рулонах, наматываемых эмульсией внутрь, по сравнению с рулонами, в )торых намотка происходит эмульсией наружу.

3. Установлено, что причиной огранки является периодическая, по мере сладывания пита а в рулон, потеря устойчивости коробленной ленты. С целью :транения дефектов намотки, вызванных короблением киноленты, ее наматы-1ние в рулоны следует производить с натяжением, величина которого была бы : ниже некоторого минимально допустимого значения, зависящего от степени >робления, радиуса намотки и физико-механических свойств лент. Расчет вели-шы указанного натяжения следует производить по выражениям, полученным в »боте.

4. С точки зрения снижения межвиткового скольжения, а также удобства хплуатации, оптимальными режимами процесса перематывания фильмовых атериалов следует считать:

- перематывание кинолент по схеме "эмульсия внутрь - эмульсия внутрь";

- постоянную линейную скорость транспортирования ленты;

-26- постоянные, но различные натяжения сбегающей с разматываемого р; лона и набегающей на наматываемый рулон ветвей, причем натяжение намать ваемой ветви должно быть больше натяжения разматываемой.

5. Экспериментально доказано, что обязательным элементом механизм транспортирования ленты перематывателя является промежуточное устройстве обеспечивающее развязку наматываемого и разматываемого рулонов по нат5 жению. Рассмотрены два пути реализации конструкций перематывающих ус: ройств, обеспечивающих перематывание кинолент без затягивания витков в р; лонах:

а) для вновь разрабатываемых перематывающих устройств - использов; ние узла фрикционного транспортирования и электродвигателей глубоког скольжения в качестве наматывающих и тормозных устройств;

б) для модернизации большого парка существующего перематывающег оборудования - использование промежуточного устройства пассивного типа постоянным или переменным моментом сил трения.

6. Разработан, теоретически и экспериментально исследован и внедрен р> гулятор натяжения, позволяющий получить сочетание характеристик намать ваемой и разматываемой ветвей, обеспечивающее снижение либо полное устр; нение межвиткового скольжения в перематываемых рулонах.

Публикации по теме диссертации

1. Кузнецов С.А., Левитин Г.В., Трубникова T.A. Способ определения з: тягивания витков ленточного носителя в перематываемых рулонах. Заявка j изобретение № 5044194/10-025007. Положительное решение от 28.01.94.

2. Кузнецов C.A., Левитин Г.В., Трубникова T.A., Голяков E.H., Соколе

B.В. Устройство регулирования натяжения ленты.. Заявка на изобретет № 92007686/28 (053340). Положительное решение от 22.02.95.

3. Левитин Г.В., Трубникова Т.А., Кузнецов C.A. Исследование процео перематывания рулонов, .расположенных горизонтально. - Труды ЛИК "Проблемы развития техники и технологии кинематографа", 1992, вып. Г

C. 24.

4. Кузнецов С., Левитин Г. Как уменьшить износ фильмокопий // Кином ханик. - 1996. - № 6. - С. 21 -23.

-275. Кузнецов С.А., Левитин Г.В. Теоретический анализ процесса формиро-ния рулонов киноленты с учетом ее коробления // Техника кино и телевидения. 997,-№2. (В печати.)

6. Кузнецов С.А. Экспериментальное исследование деформированного со-ояния витка киноленты при формировании рулона // Техника кино и телевиде-!я. (В печати.)

7. Кузнецов С.А. Исследование коэффициента поперечной деформации нолент. - Труды СПИКиТ "Проблемы развития техники и технологии кине-ггографа", 1997, вып. 7. - С. 30-31. (В печати.)

В. Кузнецов С.А. О причинах возникновения огранки рулонов при нама-[вашш киноленты. - Труды СПИКиТ "Проблемы развития техники и техноло-и кинематографа", 1997, вып. 8. (В печати.)

Подписано к печати 29, 01.97 г. Объем 1 уч.-изд. л. Тираж 75 экз. Заказ Бесплатно.

Подразделение оперативной полиграфии СПИКиТ. С.-Петербург, ул.Бухарестская, 22.